Введение
1. Анализ повреждаемости сварных стыков рельсов в процессе эксплуатации и разработка направлений повышения их эксплуатационной стойкости 12
1.1 Особенности эксплуатации сварных рельсов 12
1.2 Дефекты, возникающие в сварных стыках рельсов в процессе эксплуатации 17
1.3 Анализ причин возникновения дефектов в сварных стыках рельсов и необходимые меры по снижению их количества 27
1.3.1 Анализ причин возникновения дефектов в стыках рельсов 27
1.3.2 Сварка рельсов пульсирующим оплавлением как мера по снижению количества дефектов сварочного характера 53
1.3.3 Предпосылки применения в качестве закалочной среды при упрочнении сварного стыка рельсов сжатого воздуха 64
1.3.4 Обоснование создания дифференцированного уровня свойств по сечению сварного стыка рельсов 69
1.3.5 Предпосылки разработки ресурсосберегающего оборудования для термической обработки сварных стыков рельсов в стационарных и путевых условиях 75
1.4 Выводы 78
2. Материалы и методика исследования 81
2.1 Исследуемые марки стали 81
2.2 Определение химического состава сталей 82
2.3 Исследование макро- и микроструктуры 82
2.4 Исследование твердости 82
2.5 Определение механических свойств и ударной вязкости 83
2.6 Расчетная методика определения прокаливаемости сталей исследуемых марок 84
2.7 Определение температурных полей в металле рельса после контактной сварки непрерывным оплавлением, пульсирующим оплавлением, индукционного нагрева и воздушного упрочняющего охлаждения 92
2.8 Испытания на статическую прочность 92
2.9 Испытания на циклическую прочность 93
2.10 Испытания на хрупкую прочность (динамическую прочность) 94
2.11 Определение внутренних остаточных напряжений 94
2.12 Статистическая обработка экспериментальных данных 95
3. Разработка технологических основ упрочнения сварных
стыков рельсов сжатым воздухом после пульсирующего оплавления, оценка механических свойств и металлографические исследования 96
3.1 Исследование условий эффективного упрочнения сварных стыков рельсов в потоке сжатого воздуха 96
3.1.1 Оценка распределения скоростей охлаждения сжатым воздухом металла сварного стыка рельсов расчетным методом 96
3.1.2 Исследование условий эффективного упрочнения металла головок сварных стыков рельсов сжатым воздухом 104
3.1.3 Исследование макро- и микроструктуры упрочненного
слоя и определение его механических свойств 120
3.1.4 Исследование условий двустороннего упрочнения
сварных стыков рельсов сжатым воздухом 124
3.1.5 Исследование напряженного состояния сварного стыка
после двустороннего упрочнения и определение
механических свойств
металла головки шейки и подошвы 126
3.2 Исследование влияния пульсирующего оплавления
при контактной сварке рельсов на качественные показатели
металла сварных стыков рельсов 132
3.2.1 Исследование температурного воздействия
контактной сварки пульсирующим оплавлением
на макро- и микроструктуру сварного стыка рельсов 132
3.2.2 Исследование механических свойств и ударной вязкости
металла сварных стыков рельсов
после пульсирующего оплавления 142
3.3 Выводы 146
4. Разработка энергосберегающего оборудования
для термической обработки сварных стыков рельсов
и исследование влияния нагрева токами высокой частоты
и последующего упрочнения сжатым воздухом на комплекс
металлографических и механических свойств металла
сварных рельсов после пульсирующего оплавления 149
4.1 Разработка индукционного оборудования
для дифференцированной термической обработки
сварных стыков рельсов с упрочнением сжатым воздухом 149
4.2 Исследование механических свойств, макро- и микроструктуры металла сварных стыков рельсов после пульсирующего оплавления и упрочнения сжатым воздухом с индукционного нагрева токами высокой частоты 154
4.3 Исследование конструкционной прочности сварных
стыков рельсов после пульсирующего оплавления и закалки сжатым воздухом с индукционного нагрева с помощью установки УИН-001 -100/РТ 160
4.3.1 Исследование статической прочности 160
4.3.2 Исследование усталостной прочности 161
4.3.3 Исследование хрупкой прочности 167
4.4 Выводы 170
5. Работы по промышленному внедрению пульсирующего оплавления и упрочнения сварных стыков рельсов сжатым воздухом с тепла сварочного нагрева и нагрева токами высокой частоты 174
5.1 Внедрение технологии упрочнения сварных стыков рельсов сжатым воздухом с тепла сварочного нагрева 174
5.2 Внедрение технологии сварки рельсов пульсирующим оплавлением в технологических линиях рельсосварочных предприятий на сети железных дорог 177
5.3 Опытное использование и внедрение в промышленную эксплуатацию технологии упрочнения сварных стыков рельсов сжатым воздухом с индукционного нагрева на установке УИН-001-100/РТ 179
5.4 Выводы 181
Общие выводы 183
Список литературы 187
